Na estampagem por estiramento, o punção força o disco de chapa metálica para dentro da cavidade da matriz, formando uma peça com contorno. Uma peça é classificada como embutidura profunda se a sua profundidade for pelo menos metade do seu diâmetro; caso contrário, é classificada como estampagem standard.
Close-up de uma peça de chapa metálica sem rugas
A estampagem por embutidura é um processo amplamente utilizado para produzir uma variedade de componentes de ferragens. Dependendo da complexidade da peça, a embutidura profunda pode exigir uma ou mais operações de embutidura para alcançar a geometria final.
Processo de embutidura profunda e estampagem por estiramento
Um defeito comum na embutidura profunda é o enrugamento da chapa metálica, que ocorre tipicamente nas paredes ou abas da peça. Durante a conformação, a aba do disco sofre tensão radial de tração e tensão tangencial de compressão, o que pode desencadear rugas. Um projeto adequado do sistema de embutidura e das ferramentas pode prevenir este problema.
Vários fatores contribuem para o enrugamento em peças embutidas, incluindo:
- Pressão do sujeitador de chapa
- Profundidade e raio da cavidade da matriz
- Atrito entre o disco, o sujeitador de chapa, o punção e a cavidade da matriz
- Folga entre o disco, o sujeitador de chapa, o punção e a cavidade da matriz
- Forma e espessura do disco
- Geometria final da peça
- Velocidade do punção
Outras variáveis, como a temperatura da matriz e a liga metálica do disco, também influenciam a embutidura. Alterações em qualquer uma destas podem aumentar o risco de enrugamento ou fissuração em peças embutidas.
Como o nome indica, o sujeitador de chapa fixa a borda do disco contra a superfície da matriz enquanto o punção empurra o metal para dentro da cavidade. O material deforma-se para a forma desejada em vez de ser arrastado, o que ajuda a controlar o fluxo de material.
No entanto, se o sujeitador de chapa não agarrar a borda do disco com firmeza suficiente, a parede do copo pode rasgar. O sujeitador de chapa permite uma deslizamento controlado ao gerar atrito entre si e o disco. A força do sujeitador de chapa pode ser aplicada hidraulicamente com feedback de pressão, utilizando almofadas de ar ou azoto, ou amortecedores hidráulicos CNC.
Uma maior profundidade da cavidade significa que mais material do disco tem de ser puxado, aumentando o risco de enrugamento nas paredes e abas. A profundidade máxima é um compromisso entre o enrugamento e o início de fissuração—nenhum é aceitável em produção.
Os raios nas arestas do punção e da matriz governam como o material do disco flui para dentro da cavidade. Raios sobredimensionados podem causar enrugamento das paredes, enquanto raios subdimensionados criam tensões elevadas que podem rasgar o disco.
Para evitar rugas em peças embutidas, utilize um sujeitador de chapa devidamente ajustado.
A forma mais simples de controlar o enrugamento em peças embutidas é utilizar um sujeitador de chapa. Na maioria das operações de embutidura profunda, aplica-se uma pressão constante do sujeitador de chapa ao longo de todo o curso.
Dito isto, a pressão variável do sujeitador de chapa tem mostrado resultados reais—almofadas pneumáticas ou hidráulicas que ajustam a pressão linearmente com a posição do cursor. Esta abordagem pode aumentar ligeiramente a profundidade admissível da cavidade.
Almofadas de matriz controladas por CNC proporcionam um perfil de pressão variável durante a embutidura. Comece com uma força inicial mais elevada para assentar o material e depois reduza à medida que a peça se forma—isto ajuda a gerir a deformação nas fases iniciais.
As almofadas de amortecimento libertam para permitir que o material flua para dentro da cavidade e, em seguida, aumentam gradualmente a captura para promover o encruamento nas secções estiradas. As almofadas de matriz CNC podem aumentar significativamente a profundidade de embutidura, mantendo o enrugamento e a fissuração sob controlo.
Prevenção de rugas em peças embutidas: considerações de projeto da cavidade
Pode otimizar a geometria do punção e da cavidade para reduzir o risco de rugas. Especifique um raio de aba apenas suficientemente grande para evitar fissuração—isso minimiza o potencial de enrugamento. Além disso, simplificar a geometria da peça e reduzir a assimetria ajuda. Uma sequência de embutidura em múltiplas etapas proporciona mais controlo e menos problemas de enrugamento.
A geometria do disco também é importante—remover material em excesso reduz a tendência para rugas. A chapa metálica tem uma direção de grão, pelo que a tensão varia com a orientação da matriz e o alinhamento do grão. Em peças assimétricas, pode ajustar a sequência de embutidura composta e profunda para minimizar a tensão induzida pelo grão.
Outros fatores a verificar
Tensões de compressão elevadas, espessura fina, má lubrificação, sujeição fraca da chapa, arestas de matriz afiadas e especificações de material exigentes podem causar enrugamento. Controlar estas variáveis mantém a embutidura limpa e a peça dentro da tolerância.
Medidas específicas anti-enrugamento
- Preparação da superfície: comece com uma superfície limpa e plana, com o material devidamente tensionado, para reduzir o risco de rugas.
- Use material de qualidade: escolha graus com formalidade consistente que resistam ao enrugamento sob cargas de embutidura.
- Controle a humidade: mantenha a humidade da oficina estável para que o material não absorva humidade, o que pode afetar a lubrificação e o fluxo.
- Técnica de camadas: aplique o lubrificante em camadas finas, deixando cada uma assentar antes da seguinte. Isto evita acumulação excessiva e reduz a formação de rugas.
- Suporte inferior: garanta que o disco assenta numa superfície de matriz sólida com suporte uniforme para evitar o encurvamento.
- Aplique pressão suave: mantenha a força do sujeitador de disco uniforme — pressão localizada em excesso pode causar encurvamento e rugas.
- Não tenha pressa: não apresse o ciclo de embutidura. A velocidade controlada dá ao material tempo para fluir uniformemente.
- Corrija com cuidado: ao ajustar as ferramentas, seja preciso — alterações agressivas podem danificar a superfície da matriz e causar defeitos.
- Considere spray fixador: para lubrificantes de filme seco, uma camada leve entre passagens pode estabilizar a embutidura e reduzir o risco de rugas.
- Pesquise técnicas: reveja as melhores práticas para o seu material e configuração de matriz específicos para minimizar o enrugamento e atingir a qualidade pretendida.
Medidas específicas contra rasgamento
- Seleção de material: escolha graus com boa ductilidade e características de estiramento para embutidura profunda. Algumas ligas são especificamente formuladas para este fim.
- Lubrificação adequada: aplique o lubrificante correto entre a chapa e a matriz para reduzir o atrito e manter o fluxo do material. A lubrificação adequada reduz significativamente o risco de rasgamento.
- Projeto da matriz: use raios de canto generosos para distribuir a tensão e evitar transições abruptas que promovem o rasgamento. Uma matriz bem projetada minimiza os concentradores de tensão.
- Força de sujeição do disco: mantenha a pressão do sujeitador de disco uniforme e suficiente. A sujeição adequada evita a elevação das bordas e o rasgamento na periferia.
- Velocidade de embutidura lenta: controle a velocidade do punção para que o material flua gradualmente. Velocidades elevadas causam deformação rápida e podem rasgar a peça.
- Folga ótima: defina corretamente a folga entre punção e matriz para evitar afinamento excessivo e tensão que levam a rasgamentos.
- Relação de raios da matriz: mantenha a relação correta entre o raio do punção e o da matriz. Proporções adequadas reduzem a tensão localizada e o risco de rasgamento.
- Forma do disco: projete o disco para minimizar o estiramento e evitar mudanças abruptas de curvatura — isto reduz a probabilidade de rasgamento.
- Conformação a quente: considere a embutidura profunda a temperatura elevada. O calor aumenta a ductilidade e reduz o risco de rasgamento.
- Aparação: após a embutidura, apare o excesso de material com cuidado para evitar a introdução de concentrações de tensão ou arestas afiadas que causem rasgamentos durante o manuseamento.
- Controlo de qualidade: inspecione as peças embutidas regularmente para detetar rasgamentos ou defeitos durante a produção. Detetar problemas cedo permite ajustar as ferramentas ou o processo antes que a sucata se acumule.
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